Progetto Strit
STRIT - Strumenti e Tecnologie per la gestione del Rischio delle Infrastrutture di Trasporto
Il Progetto STRIT - Strumenti e Tecnologie per la gestione del Rischio delle Infrastrutture di Trasporto, è un progetto di ricerca presentato nell’ambito del Programma Operativo Nazionale “Ricerca e Competitività 2007-2013 Regioni Convergenza - Ambito: Ambiente e Ecologia, Trasporti e Logistica”.
Il Progetto STRIT ha affrontato i temi della valutazione, gestione e mitigazione dei rischi ambientali per le grandi infrastrutture di trasporto, al fine di ottimizzare gli interventi di manutenzione e/o di adeguamento strutturale di elementi o di opere d’arte in un’ottica multi-scala e multi-livello.
Si sono studiate in particolare le opere d’arte di struttura e dimensioni significative (ponti, viadotti, gallerie) presenti all’interno di reti stradali ubicate in aree soggette a rilevanti rischi ambientali, in particolare sismici.
Le attività sperimentali e dimostrative sono state svolte presso alcuni ponti ubicati in Campania, in Calabria e in Sicilia, presso il laboratorio del DIST - Dipartimento di Strutture per l'Ingegneria e l'Architettura - UNINA, e presso il laboratorio di Eucentre a Pavia.
Il progetto è stato portato avanti, sotto la guida scientifica dell’Università “Federico II” di Napoli, da un raggruppamento di Università, Enti di Ricerca ed aziende private del settore. STRESS scarl, società consortile e Distretto per le Costruzioni della Campania è stato soggetto capofila e responsabile del coordinamento.
Durata: 3 anni (2012 - 2015)
I partner
Stress S.c.a r.l., Università di Napoli “Federico II”, Università della Calabria, AMRA S.c.a r.l., EUCENTRE, Diagnosis, DISMAT, Boviar, Laboratori e Ricerche
www.progetto-strit.it
I DIMOSTRATORI
Presso il DIST - Dipartimento di Strutture per l’Ingegneria e l’Architettura dell’Università “Federico II” di Napoli, è stata avviata una campagna sperimentale di elevata significatività e riscontro scientifico. La sperimentazione innovativa e di elevato rilievo accademico, si è suddivisa in tre tipologie di prove:
- prove dinamiche asincrone (unidirezionali e bidirezionali) su modelli di ponte in grande scala;
- prove cicliche P-seudo statiche su pile da ponte in c.a.;
- prove cicliche p-seudo statiche su nodi di pile a telaio.
Prove dinamiche di un ponte in grande scala
Il sistema testato è del tipo Pila-Solettone-Pila in grande scala (1:3). Sono state realizzate 4 Pile, 2 a sezione circolare cava e 2 a sezione circolare piena. I collegamenti pila solettone testati sono stati del tipo: 1) Appoggio fisso; 2) Appoggio scorrevole con isolatore elastomerico; 3) Appoggio scorrevole con isolatore a doppio pendolo.
La flessibilità del modello costruito, seppur in grande scala, ha permesso di dare vita ad una “campagna di prove” ricca e di elevato interesse scientifico, in quanto ha permesso di studiare il comportamento dinamico di due tipologie di ponti esistenti e delle differenti tecniche di miglioramento/adeguamento sismico possibili (isolamento in testa, rinforzo strutturale, interventi di retrofitting). L’innovazione delle campagna di prova è legata, non solo alla scala elevata dei modelli testati, ma anche alla “dinamicità” e all’”asincronismo” del test. Infatti il modello di ponte è stato posizionato sulle due tavole vibranti site nel laboratorio del DIST dell’Università Federico II di Napoli, ed è stato sottoposto ad una sequenza di accelerogrammi (registrazione di Calitri durante il terremoto del 1980) scalata ed amplificata. Surplus della prova è stato il monitoraggio dinamico del modello.
Prove p-seudo statiche su pile da ponte in scala
Prove sperimentali su provini rappresentativi di pile monofusto in c.a. di differente sezione (circolare cave, circolare piene e scatolari). La realizzazione di tali elementi strutturali è stata particolarmente curata, infatti si è ricorso a materiali che simulano le caratteristiche meccaniche degli anni 50-60 ed a geometrie degli elementi tipica dell’epoca. La prova, ciclica p-seudo statica, è stata atta alla caratterizzazione di differenti modalità di collasso e la valutazione dell’efficacia dei modelli di capacità attualmente utilizzati. Valore aggiunto alla campagna è stata poi la riproduzione della prova su alcuni test campione sottoposti a processo d’invecchiamento accelerato.
Prove p-seudo statiche su 4 intersezioni nodali
La campagna sperimentale si è concentrata su provini rappresentativi di intersezioni nodali appartenenti a pile a telaio in c.a., caratterizzati da due differenti tipologie di armatura, “nervata” e “liscia”. La sperimentazione è stata volta alla caratterizzazione di differenti modalità di crisi ed al monitoraggio dei meccanismi deformativi per ciascuna modalità di crisi analizzata.
In data 17/10/2014 è stato firmato un accordo tra l’Amministrazione Provinciale di Benevento e la società consortile STRESS al fine di permettere lo svolgimento di attività di sperimentazione in corrispondenza del ponte sul fiume Ufita, in località Apice, in provincia di Benevento. Il ponte è una struttura composta (impalcato con travi in acciaio e soletta in cemento armato con predalles) che attraversa con tre campate il fiume Ufita. L’opera risultò seriamente danneggiata a seguito di un evento climatico eccezionale nell’autunno 2013, che procurò un forte scalzamento delle sottostrutture ed il conseguente crollo di una pila. Nonostante tutto, però, la sovrastruttura rimase al suo posto limitando così i danni complessivi al ponte. La pila crollata è stata successivamente rimpiazzata con una struttura di supporto temporanea che ha permesso, finora, la funzionalità del ponte pur con qualche restrizione di traffico. A partire dal 7 Gennaio 2015 sono state avviate le attività di geognostica e diagnostica strutturale dell’infrastruttura. In particolare sono stati svolti:
- rilievo in 3D dell’intera struttura con operazioni tramite il laser scanner;
- sondaggi geognostici con esecuzione anche di prove down-hole;
- operazioni di diagnostica delle sottostrutture e delle fondazioni;
- rilievi batimetrici e della zona dell’alveo per un’area rappresentativa.
Il 9 marzo 2015, inoltre, sono state svolte sulla struttura prove dinamiche operative che hanno permesso di completarne il quadro conoscitivo. Terminata la fase di conoscenza sono state condotte analisi di modellazione strutturale del ponte che hanno condotto alla progettazione di un sistema di monitoraggio accurato per la misura dei parametri significativi.
Tre sistemi di monitoraggio convenzionali ed innovativi (mems, wireless) hanno controllato costantemente il ponte. I sensori, in funzione per diversi mesi, hanno inviato dati letti ed analizzati da remoto. In particolare, per l’aggiornamento e la disponibilità dei dati rilevati è stato predisposta un area dedicata (!DATASET) all’interno del sito internet del progetto.
Il ponte sul fiume Trionto a Longobucco (CS) è stato uno dimostratori del progetto Strit. Sulla struttura sono state svolte varie attività diagnostiche e sperimentali, finalizzate alla valutazione della vulnerabilità e del livello prestazionale dell’opera.
Il ponte, con struttura in C.A. ad arco e 3 campate di accesso alla stessa (1 da un lato e 2 dall’altro), è stato costruito negli anni ’60. Le attività di diagnostica, distruttive e non-distruttive, previste nel progetto, sono state effettuate nell’ambito di un accordo con l’Amministrazione Municipale di Longobucco. La diagnostica, svolta inizialmente mediante un misuratore laser che ha permesso di verificare le dimensioni geometriche, sia altimetriche che planimetriche, riportate sulle tavole grafiche del progetto esecutivo originario, è stata integrata con una prova di caratterizzazione dinamica che ha permesso di rilevare le accelerazioni indotte dal vento e dal traffico in corrispondenza dell’arco. Successivamente sono stati svolti ulteriori rilievi finalizzati alla conoscenza dello stato di degrado del calcestruzzo mediante test pacometrici, sclerometrici, ultrasonici e penetrometrici.
Le attività, che sono state svolte senza creare disagio al traffico, né danni alla struttura, hanno consentito di aumentare i “livelli di conoscenza” del ponte, stimando la resistenza e la qualità del calcestruzzo, la posizione ed il diametro delle barre d’armatura: dati fondamentali in previsione di un progetto di miglioramento o adeguamento sismico della struttura.
Sono state svolte infine analisi non lineari per determinare i correnti livelli prestazionali del ponte.
Nel corso del progetto sono state svolte attività diagnostiche e sperimentali in corrispondenza del ponte “Fiume di mare” a Fiumefreddo Bruzio, in provincia di Cosenza, lungo la SP39. Il ponte, che presenta una struttura ad una sola campata con travi in c.a.p., poggiante su spalle costituite da pali e pulvini con speroni in pietra preesistenti, è stato oggetto di vari test diagnostici finalizzati alla determinazione della vulnerabilità e dei livelli prestazionali.
Sono state svolte attività diagnostiche e sperimentali in corrispondenza del ponte denominato “ex Arenazza” lungo la SP270, e del ponte Caprovini lungo la SP26, entrambi ubicati a Cetraro (CS).
Il ponte ex Arenazza, perchè costruito in sostituzione del “vecchio Arenazza”, crollato a seguito di un movimento franoso, è caratterizzato da 2 campate di dimensioni simili, costruite con travi prefabbricate, e si presenta apparentemente simmetrico rispetto alla pila. Le campate sono appoggiate agli estremi su spalle in cemento armato, in corrispondenza delle quali sono stati sistemati degli smorzatori elastomerici. La soletta è giuntata in corrispondenza dell’appoggio sulla pila dove sono stati sistemati ulteriori smorzatori.
Il ponte Caprovini presenta invece una struttura a tre campate in cemento armato, in cui la campata centrale poggia su doppia struttura ad andamento parabolico con travi irrigidenti. Le campate laterali, oltre ad essere giuntate alla struttura ad arco, poggiano sulla spalla in cemento armato ed in mezzeria sulla stampella a doppia colonna.
Sono state svolte attività diagnostiche e sperimentali per una valutazione complessiva del viadotto di Valguarnera (EN), lungo la Strada Provinciale n.8, una delle principali arterie stradali nella zona orientale della Sicilia.
Il viadotto è caratterizzato da una struttura in cemento armato, lunga quasi 500 metri, con pile a telaio in c.a., impalcato con travi in c.a.p. e soletta gettata in opera.
La campagna di indagini, corposa ed accurata, che ha portato alla valutazione della vulnerabilità e alla determinazione dei livelli prestazionali del ponte, è stata possibile grazie ad accordi intercorsi con l’Amministrazione Provinciale di Enna.
Le attività dimostrative del progetto Strit hanno previsto anche lo svolgimento di una campagna sperimentale basata sulla tecnica di prova ibrida, ad interazione real-time con sotto-strutturazione, implementata presso l’EUCENTRE TREES Lab.
Tale sperimentazione combinando le potenzialità della modellazione numerica con la sperimentazione in laboratorio, consente il raggiungimento di importanti risultati ed estende le potenzialità della tecnica di prova stessa attraverso l’introduzione di elementi innovativi.
La campagna sperimentale si è posta come obiettivo, oltre alla progettazione, implementazione e validazione del sistema di prova stesso, la valutazione della vulnerabilità di un ponte avente caratteristiche rappresentative di una buona parte del costruito esistente (framework comunque flessibile, facilmente estendibile a diverse tipologie di ponti), e la verifica dell’efficacia di una strategia di rinforzo basata sull’adozione di isolatori sismici interposti tra pile e impalcato.
Pur operando nell’ambito di quella che è già di per sé una tecnica di prova di laboratorio di frontiera nell’ingegneria sismica, sono state introdotte nella sperimentazione diverse innovazioni particolarmente significative :
- la valutazione sperimentale e parametrica della risposta sismica di un ponte in scala reale, sia in configurazione esistente che simicamente isolata; l’unica alternativa di simulazione sperimentale realistica, vale a dire il test su tavola vibrante della stessa struttura, risulta essere praticamente irrealizzabile, se non a fronte della disponibilità di un array di tavole vibranti, costi di realizzazione di 2 ordini di grandezza superiori e alto rischio di danneggiamento del provino nelle fasi preliminari di test;
- l’adozione nella sperimentazione di isolatori sismici in scala reale perfettamente compatibili con applicazioni su ponti esistenti, fisicamente testati in laboratorio con una macchina di prova dinamica, unica in Europa, specificamente progettata per riprodurre le condizioni realistiche di tali dispositivi in esercizio e soggetti al carico sismico;
- l’introduzione del “online model updating”, vale a dire l’aggiornamento in tempo reale, durante l’esecuzione della prova, delle caratteristiche di rigidezza e resistenza delle pile modellate numericamente, sulla base del danneggiamento sperimentale della pila fisica in grande scala, fisicamente testata in laboratorio (in contemporanea con l’isolatore sismico, nelle fasi di test del ponte in configurazione isolata).
